Cho hỗn hợp gồm các ion: Ag+, Pb2+, Ca2+, Zn2+, Fe3+. Bằng phương pháp hóa học hãy nhận biết các ion trên.

Đáp án:

Nhỏ dung dịch $NaOH$ dư vào dung dịch chứa các cation. Có kết tủa đen xuất hiện chứng tỏ có $Ag^+$. Có kết tủa đỏ nâu xuất hiện chứng tỏ có $Fe^{3+}$. Ngoài ra, ta thấy ban đầu có kết tủa trắng xuất hiện, sau đó kết tủa trắng tan dần trong dung dịch khi dư $NaOH$.
Lọc, rửa hỗn hợp hai kết tủa thu được rồi cho vào dung dịch $HCl$ dư thấy dung dịch chuyển sang màu vàng nâu, kết tủa đỏ nâu tan ra, kết tủa đen tan ra và tạo thành kết tủa trắng nên có thể khẳng định sự tồn tại của hai ion $Ag^+, Fe^{3+}$.

$2Ag^++2OH^-\to Ag_2O+H_2O$ 

$Fe^{3+}+3OH^-\to Fe(OH)_3$ 

$Pb^{2+}+4OH^-\to [Pb(OH)_4]^{2-}$ 

$Zn^{2+}+4OH^-\to [Zn(OH)_4]^{2-}$ 

$Ag_2O+2H^++2Cl^-\to 2AgCl+H_2O$ 

$Fe(OH)_3+6H^+\to 2Fe^{3+}+6H_2O$

Sục dư khí $CO_2$ vào dịch lọc, thu được hỗn hợp kết tủa trắng và dung dịch không màu.

$CO_2+OH^-\to HCO_3^-$ 

$2CO_2+[Pb(OH)_4]^{2-}\to Pb(OH)_2+2HCO_3^-$

$2CO_2+[Zn(OH)_4]^{2-}\to Zn(OH)_2+2HCO_3^-$

Đun nóng dịch lọc thấy xuất hiện kết tủa trắng, chứng tỏ dung dịch có $Ca^{2+}$. Lọc lấy kết tủa sau khi đun nóng, hoà tan vào $HCl$ vừa đủ rồi thử sản phẩm thu được trên lửa vô sắc, thấy ngọn lửa thu được có màu cam nên có thể khẳng định sự tồn tại của ion $Ca^{2+}$.

$Ca^{2+}+2HCO_3^-\xrightarrow{{t^o}} CaCO_3+CO_2+H_2O$ 

$CaCO_3+2H^+\to Ca^{2+}+CO_2+H_2O$ 

Hoà tan hỗn hợp kết tủa trắng sau khi lọc vào dung dịch $HCl$, thấy có kết tủa trắng xuất hiện chứng tỏ có ion $Pb^{2+}$. Lọc lấy kết tủa $PbCl_2$, hoà tan trong nước nóng rồi nhỏ dư $NH_3$ vào, thấy kết tủa sinh ra không tan trong $NH_3$ nên có thể khẳng định sự tồn tại của ion $Pb^{2+}$.

$PbCO_3+2H^++2Cl^-\to PbCl_2+H_2O+CO_2$ 

$Pb^{2+}+2NH_3+2H_2O\to Pb(OH)_2+2NH_4^+$ 

Nhỏ dung dịch $Na_2CO_3$ vào dung dịch thu được sau khi hoà tan hỗn hợp kết tủa vào $HCl$, ta thấy: sau khi khí bay hết, thu được kết tủa trắng và không còn khí bay ra nên có ion $Zn^{2+}$.

$CO_3^{2-}+2H^+\to CO_2+H_2O$ 

$Zn^{2+}+CO_3^{2-}\to ZnCO_3$ 

Mặt khác, hoà tan kết tủa trắng trong dung dịch $HCl$ rồi nhỏ dư $NH_3$ vào thấy kết tủa sinh ra tạo phức với $NH_3$ nên có thể khẳng định sự tồn tại của ion $Zn^{2+}$.

$ZnCO_3+2H^+\to Zn^{2+}+H_2O+CO_2$ 

$NH_3+H^+\to NH_4^+$ 

$Zn^{2+}+2NH_3+2H_2O\to Zn(OH)_2+2NH_4^+$ 

$Zn(OH)_2+4NH_3\to [Zn(NH_3)_4]^{2+}+2OH^-$